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《基于凹面X線源的單次旋轉(zhuǎn)的直接體積成像的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、海交通大學搏亡學位論文摘要ABsTRACT基于凹面x線源的單次旋轉(zhuǎn)的直接體積成像的研究摘要{隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步，以及人們在臨床診斷、計算機輔助手術(shù)和介入治療等領(lǐng)域?qū)︶t(yī)學成像的要求不斷提高，直接體積成像(DirectVolumeImaging)技術(shù)已經(jīng)成為近年來十分熱門的課題之一。直接體積成像可以有多種實現(xiàn)模式，如三維超聲、錐形束體積CT和磁共振成像(MRI)等。，本文討論的是錐形束體積cT，這種技術(shù)比起采用斷層cT或螺旋cT的多個斷面堆砌成三維圖像的方法。具有本質(zhì)的區(qū)別。首先，錐形束體積CT采用的是錐
2、形束的x射線源，而斷層CT和螺旋CT采用的是扇形束或平行束的x射線源。其次，錐形束體積CT采用的是平面探測器，直接獲得二維的投影數(shù)據(jù)：而斷層CT和螺旋CT采用的是點狀或線狀探測器．獲得的是一維投影數(shù)據(jù)。另外，錐形束體積CT采用三維圖像重建算法，直接獲得體積圖像數(shù)據(jù)：而斷層CT和螺旋CT采用二維圖像重建算法，獲得斷層圖像數(shù)據(jù)。此外，■著在掃描方式、成像結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)運算量等方面也有很大的不同。，錐形束CT比起斷層CT主要具有如下幾個方面的優(yōu)點：一，錐形束CT可以獲得空間和密度分辨率各向同性的體積數(shù)據(jù)，而斷層CT的縱
3、向分辨率很差，螺旋CT的縱向分辨率則有所提高；二，如要獲得同樣的體積圖像，錐形束CT比斷層CT掃描速度快，病人和醫(yī)生受x射線輻射的時間短，所受的劑量小，同時也可以延長x射線球管的壽命；三，錐形束CT可以實現(xiàn)動態(tài)器官(如心臟、肺等)的快速成像，消除運動偽影．甚至還可以進行這些器官的功能性成像的研究。但是，現(xiàn)有的錐形柬CT技術(shù)遇到了多方面的困難，主要有以下幾個方面：一是獲得精確重建的投影數(shù)據(jù)的掃描軌跡不便實現(xiàn)；：是面狀探測器受康普頓散射的影響較大，嚴重影響了重建圖像的質(zhì)量；三是三維圖像重建的算法復雜、運算量大。因
4、此，目前還不能滿足臨床應用的需要?；谥苯芋w積成像研究的重大意義和目前所遇到的問題，本文主要作了以下幾個方面的工作：‘，提出一種新型的直接體積CT掃描結(jié)構(gòu)，采用柵形掃描的凹面狀x線源而不是單個錐束x線源，并采用分布在圓加垂直線段上的點狀或線狀探測器而不是平面探測器。然后分別從Smith的錐形束精確重建的充分條件和充要條件f9】出發(fā)，給出滿足不同條件下的該結(jié)構(gòu)各部分的參數(shù)。該掃描結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是，通過凹面源的一次旋轉(zhuǎn)(如果有兩個相同的凹面源則不需要旋轉(zhuǎn))就可以得到完全的投影數(shù)據(jù)，因此我們稱之為單次旋轉(zhuǎn)的體積CT
5、(SingleRotationVolumeCT，簡稱SRVCT)。除此之外，該結(jié)構(gòu)還具有如下特點：點狀或線狀探測器幾乎不受康普頓散射的影響；所需的x射線劑量遠比常規(guī)的x射線放射成像或基于面狀探測器的體積成像系統(tǒng)要小(在使用專用x射線源時)；可以實現(xiàn)較高的空間分辨率和密度分辨率等。二，結(jié)合該結(jié)構(gòu)的特點，對基于圓加垂直線段的錐形束CT的熏建算法加以改進，得到‘種適應于本結(jié)構(gòu)的FBP重建算法。然后設(shè)計了該重建算法的Visua／C++程序，進行SRVCT的計算機仿真實驗，給出仿真實驗結(jié)果，并證明該結(jié)構(gòu)可以滿足錐形束C
6、T的完全性條件。三，提出實驗方案、建立實驗架構(gòu)。本文提出了一套經(jīng)濟、可行的實驗方案，并設(shè)計j：海交通大學博士學位論文摘要ABSTRACT了一套多功能的x射線成像實驗系統(tǒng)。茸先，我們_【}J一個小型的x射線源在凹面上沿“z”字形掃描，來模擬柵形掃描的凹面源。其次，我們用一個NaI晶體探測器在大圓和垂直線段上移動．來模擬均勻分布在大圓和垂直線段上的‘組點探測器。這樣就可以實現(xiàn)倒置結(jié)構(gòu)的x射線(RGx)成像方法、等角扁束的掃描力‘法，以及本文所提出的凹面源加點探測器的錐形束掃描方法，而且還避免了使用成組點探測器帶來
7、的性能不一致性。另外，為了提高投影數(shù)據(jù)的采集速度，我們還使用了一種線性陣列晶體探測器(芬蘭DetectionTechnology公司的X．Scan410—0．8)，該探測器陣列是一個l·512的線陣，用此探測器不僅可以實現(xiàn)等距扇束CT的掃描方法，還可以實現(xiàn)凹面源加線陣探測器的錐形束CT掃描方法，并顯著提高本裝置在錐形束掃描方法中的速度。另外，本裝置中的被測對象還可以在垂直方向上勻速運動，不僅實現(xiàn)了X—Scan的直接掃描成像方法，還可以用它來模擬螺旋CT的掃描方式。因此，本文提出的X射線成像裝置可以實現(xiàn)多種x射
8、線放射成像和CT掃描成像方法。實驗裝置的建立過程還包括X-Scan控制系統(tǒng)的接口程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的編程、電機控制系統(tǒng)的設(shè)計等等。四，進行點探測器的成像實驗研究。通過x射線源和點探測器的運動，分別進行了倒置結(jié)構(gòu)的x射線(RGX)成像、準SRVCT(探測器只采集圓上投影，類似于單個圓的錐束掃描)的掃描成像和SRVCT的掃描成像，在采集投影數(shù)據(jù)后重建三維圖像。由于點探測器的大小和其自身性能的限制，重
